Đồ án bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

ĐỒ ÁN MÔN HỌC RƠLE
Họ tên sinh viên:Nguyễn Tiến Hùng
Lớp : Đ1H2

Ngành : Hệ Thống Điện

Cán bộ hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Đạt
A.LÝ THUYẾT
1. Nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle:
a/ Nhiệm vụ của bảo vệ rơle
Khi thiết kế hoặc vận hành bất kì 1 hệ thống điện nào cũng phải kể đến các khả
năng phát sinh các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường trong hệ
thống điện ấy.
Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống
điện. Hậu quả của ngắn mạch là:
- Làm giảm thấp điện áp ở phần lớn của hệ thống điện
- Phá hủy các phần tử sự cố bằng tia lửa điện.
- Phá hủy các phần tủ có dòng điện ngắn mạch chạy qua do tác dụng của
nhiệt và cơ.
- Phá vỡ sự ổn định của hệ thống.
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc
không bình thường như là quá tải. Khi quá tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ
của các phần dẫn điện vượt quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng bị
già cỗi và đôi khi bị phá hỏng.
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ
thống điện cần có các thiết bị phát ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian
bé nhất, phát hiện ra các phần tử bị hư hỏng và cắt nó ra khỏi hệ thống điện. Thiết

bị này được thực hiện nhờ các khí cụ tự động gọi là rơ le. Thiết bị bảo vệ thực hiện
nhờ những rơ le gọi là thiết bị bảo vệ rơ le.
Như vậy, nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơ le là tự động cắt phần tử hư
hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài ra, còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng
làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện. Tùy mức độ mà
bảo vệ rơ le có thể tác động hoặc báo tín hiệu đi cắt máy cắt.
thiết bị điện
b/ Các yêu cầu đối với Bảo vệ rơle
• Tác động nhanh:
Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá
hoại phần tử đó , càng giảm được thời gian tụt thấp điện áp ở các hộ tiêu thụ và
càng có khả năng giữ được ổn định của hệ thống điện.
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

1

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động của thiết
bị bảo vệ rơ le. Tuy nhiên trong một số trường hợp để thực hiện yêu cầu tác động
nhanh thì không thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc. Hai yêu cầu này đôi khi mâu
thuẫn nhau, vì vậy tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ càng hơn về 2 yêu cầu này.
• Tính chọn lọc: là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng
phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. Theo nguyên lý làm việc có thể phân ra:
+ Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự

cố xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng
cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
+ Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối
tượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở các
phần tử lân cận.
• Độ nhạy: Độ nhạy đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ
thống bảo vệ, nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy
kn =

I N min
I kđ

Yêu cầu: k n ≥ 2 : đối với bảo vệ chính
k n ≥ 1,5 : đối với bảo vệ dự phòng

• Độ tin cậy: là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc
chắn.
+ Độ tin cậy tác động: là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố
xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.
+ Độ tin cậy không tác động: là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế
độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy
định
• Tính kinh tế: Đối với lưới điện trung, hạ áp vì số lượng các phần tử cần
được bảo vệ rất lớn, yêu cầu đối với thiết bị không cao bằng thiết bị bảo vệ ở cá
nhà máy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần chú ý tới
tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo các yêu cầu kỹ
thuật với chi phí nhỏ nhất.
2. Nêu nguyên tắc bảo vệ đã học
*) Các nguyên tắc bảo vệ đã học là:
- Bảo vệ quá dòng điện: là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử

được bảo vệ vượt quá một giá trị định trước. Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn
lọc chia thành 2 loại:
- Bảo vệ dòng điện cực đại.
- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh.
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

2

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

+ Bảo vệ dòng điện cực đại: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn
thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp, bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì
thời gian tác động càng lớn.
+ Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách
chọn giá trị dòng điện tác động lớn hơn giá trị dòng điện ngắn mạch ngoài max.
- Bảo vệ so lệch dòng điện: là loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực
tiếp biên độ dòng điện ở hai đầu phần tử được bảo vệ. Nếu sự sai lệch vượt quá trị
số cho trước thì bảo vệ sẽ tác động.
- Bảo vệ khoảng cách:
Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc
phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp UR và dòng điện IR đưa vào rơ le và góc pha
giữa chúng.

 UR


, ϕ R 
 IR


t = f 

Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến chỗ
đặt bảo vệ tăng lên. Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé
nhất.
- Bảo vệ dòng điện có hướng:
- Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện tại chỗ nối rơ le và góc pha
giữa dòng điện ấy vơi điện áp trên thanh góp có đặt bảo vệ cung cấp cho rơ le. Bảo
vệ sẽ tác động khi dòng điện vào rơ le vượt quá giá trị chỉnh định trước và góc pha
phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
→ Từ đó, thấy rằng bảo vệ dòng điện có hướng chính là bảo vệ dòng điện
cực đại cộng thêm bộ phận làm việc theo góc lệch pha giữa dòng điện và áp vào rơ
le.
- Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé:
- Thực chất là bảo vệ quá dòng sử dụng bộ lọc thứ tự không để lấy thành
phần thứ tự không của dòng 3 pha. Khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất sẽ xuất hiện
dòng thứ tự không vào rơ le. Nếu dòng này lớn hơn giá trị đặt của rơ le thì sẽ tác
động cắt máy cắt.
- Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn:
- Bảo vệ này lấy dòng điện làm việc vào rơ le là dòng tổng của 3 BI đặt ở 3
pha. Khi có ngắn mạch 1 pha dòng vào rơ le bao gồm 3 lần thành phần dòng thứ
tự không và thành phần dòng không cân bằng. Người ta chọn dòng khởi động của
rơ le lớn hơn dòng không cân bằng tính toán nhân với 1 hệ số k at nào đó. Nên khi
có ngắn mạch 1 pha chạm đất thì dòng vào rơ le lớn hơn dòng khởi động và bảo vệ
tác động cắt máy cắt. Khi xảy ra các loại ngắn mạch khác thì thành phần 3 I 0
không tồn tại và rơ le không tác động.

3. Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động và vùng tác động
của từng bảo vệ đặt cho đường dây

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

3

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Đường dây cần bảo vệ là đường dây 110kV, là đường dây cao áp,để bảo vệ ta
dùng các loại bảo vệ:
-

Quá dòng điện cắt nhanh hoặc quá thời gian

-

Quá dòng điện có hướng

-

So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng

-

Khoảng cách.

Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ của đồ án ta xét bảo vệ quá dòng điện cắt
nhanh và quá dòng điện có thời gian.
a) Bảo vệ quá dòng có thời gian:
- Nhiêm vụ: Dùng để bảo vệ cho các lưới hở có 1 nguồn cung cấp, chống ngắn
mạch giữa các pha.
- Sơ đồ nguyên lý làm việc: Chia làm 2 loại
+ Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập
- Đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng
cấp. Bảo vệ gần nguồn có thời gian làm việc chậm nhất
Giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ I KĐ trong trường hợp này được xác
định bởi:

I RL
KĐ =

k at .k mm .
⋅ I lv max
k tv .n i

Trong đó:
Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất.
kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có
ngắn mạch ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số
10% của BI và 20% do tổng trở nguồn bị biến động).
kmm: hệ số mở máy, có thể lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5).
ktv: hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, có thể lấy trong
khoảng (0,85 ÷ 0,95). Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv ở đây xuất phát từ yêu cầu
đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo vệ khi có các nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự

mở máy của các động cơ sau khi TĐL đóng thành công) trong hệ thống mà bảo vệ
không được tác động.
Phối hợp các bảo vệ theo thời gian:
Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo
vệ rơle hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn
thời gian của bảo vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời
gian tác động lớn nhất của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về
tn = t( n −1) max + ∆t
nguồn).
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

4

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Trong đó:
tn

: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.

t(n-1)max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước
nó (thứ n).
Δt

: bậc chọn lọc về thời gian.

+ Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc.
Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời gian độc lập trong nhiều trường hợp khó
thực hiện được khả năng phối hợp với các bảo vệ liền kề mà vẫn đảm bảo được
tính tác động nhanh của bảo vệ. Một trong những phương pháp khắc phục là người
ta sử dụng bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc. Hiện nay các
phương thức tính toán chỉnh định rơle quá dòng số với đặc tính thời gian phụ
thuộc do đa dạng về chủng loại và tiêu chuẩn nên trên thực tế vẫn chưa được
thống nhất về mặt lý thuyết điều này gây khó khăn cho việc thẩm kế và kiểm định
các giá trị đặt.

t1

∆t

t6

t2

∆t

t3

∆t t4

Hình 1: Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong
lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc và đặc tính độc lập

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

5

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Rơle quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc được sử dụng cho các
đường dây có dòng sự cố biến thiên mạnh khi thay đổi vị trí ngắn mạch. Trong
trường hợp này nếu sử dụng đặc tuyến độc lập thì nhiều khi không đảm bảo các
điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt sự cố, ổn định của hệ thống... Hiện nay người ta
có xu hướng áp dụng chức năng bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ
thuộc như một bảo vệ thông thường thay thế cho các rơle có đặc tuyến độc lập.
Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được tính theo công
thức:
Ikđ-51 = k.Ilvmax
Trong đó:
k – hệ số chỉnh định ( k=1,6 )
Thời gian bảo vệ được chọn theo công thức:
t=

0,14
.Tp
I −1
0,02
*

;

t=

13,5
.T p , s
I *−1

+ Vùng tác động:
vùng tác động của rơ le bảo vệ quá dòng có thời gian là toàn bộ phần đường
dây tính từ vị trí đặt bảo vệ về phía tải. Bảo vệ đặt gần nguồn có khả năng làm dự
phòng cho bảo vệ đặt phía sau với thời gian cắt sự cố chậm hơn 1 cấp thời gian là
Δt.
b) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh:
Đối với bảo vệ quá dòng thông thường càng gần nguồn thời gian cắt ngắn
mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường thì mức độ nguy
hiểm cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt. Để bảo vệ các đường dây trong
trường hợp này người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh
có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì với một nguồn hay
nhiều nguồn cung cấp. Ưu điểm của nó là có thể cách ly nhanh sự cố với công suất
ngắn mạch lớn ở gần nguồn. Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm được hoàn
toàn đường dây cần bảo vệ, đây chính là nhược điểm lớn nhất của loại bảo vệ này.
Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải
được chọn sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch 3
pha trực tiếp) đi qua chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ. Sau đây
chúng ta sẽ đi tính toán giá trị đặt của bảo vệ cho mạng điện trong đồ án.
Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động
của bảo vệ đặt tại thanh góp A được xác định theo công thức:
Ikđ = kat.INngmax
Trong đó:
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

6

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

kat: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của các sai số do tính toán ngắn
mạch, do cấu tạo của rơle, thành phần không chu kì trong dòng ngắn mạch và của
các biến dòng. Với rơle điện cơ Kat = (1,2 ÷ 1,3), còn với rơle số kat = 1,15.
INng max: dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn
ngoài vùng bảo vệ. Ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp tại thanh góp B.
Ưu điểm:
• Làm việc 0 giây đối với ngắn mạch gần thanh góp.
Nhược điểm:
• Chỉ bảo vệ được 1 phần đường dây 70 – 80%
• Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch và
chế độ làm việc hệ thống. Chính vì vậy bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là
bảo vệ chính của 1 phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác.

INmax
INmin
Ikd

LCNmin

INngoaimax

LCNmax

Hình 2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp
Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn:
Những mạng có dòng chạm đất lớn là những mạng có trung tính nối đất
trực tiếp. Những mạng này đòi hỏi bảo vệ phải tác động cắt máy cắt khi có ngắn
mạch 1 pha.
- Sơ đồ nguyên lý:
Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ được trình bày như hình vẽ sau:
Ta thấy bảo vệ dùng ba biến dòng đặt ở 3 pha làm đầu vào cho 1 rơ le.
Dòng vào rơ le bằng:
IR = Ia + Ib + Ic
Ta có:
Ia = (IA - IAμ).

WS
WT

Nên:
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

7

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

IR = Ia + Ib + Ic = (IA + IB + IC).
Hay là: IR =

WS
WS
- (IAμ + IBμ + ICμ).
WT
WT

3I 0
- Ikcb
ni
WS
: là thành phần dòng không cân bằng, sinh
WT

Với: Ikcb = (IAμ + IBμ + ICμ).

ra do sự không đồng nhất của các BI.
Sơ đồ chỉ làm việc khi xảy ra ngắn mạch 1 pha. Còn khi ngắn mạch giữa
các pha thì bảo vệ không tác động do thành phần 3 I0 bằng 0.
- Dòng khởi động:
Dòng khởi động được chọn như sau:
Ikđ ≥ Ikcbtt0
Tức là:
IkđR = kat.

I kcbtt
, ni: tỉ số biến của BI

ni

- Thời gian tác động:
Thời gian làm việc của bảo vệ cũng được chọn theo nguyên tắc từng cấp để
đảm bảo tính chọn lọc nhưng chỉ áp dụng trong mạng trung tính nối đất trực tiếp.
→ Bảo vệ chống ngắn mạch 1 pha có thời gian làm việc bé hơn so với bảo vệ quá
dòng chống ngắn mạch giữa các pha và có độ nhạy cao hơn.
- Áp dụng: trong các mạng có trung tính nối đất trực tiếp.
Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé:
- Nhiệm vụ: Bảo vệ cho các mạng có trung tính cách đất, hoặc nối đất qua cuộn
dập hồ quang, thường áp dụng cho các đường dây cáp.
- Sơ đồ nguyên lý:
Vì giá trị dòng chạm đất bé nên những bảo vệ nối pha rơ le toàn phần
không thể làm việc với những dòng chạm đất nhỏ như vậy. Nên thực tế người ta
phải dùng các bộ lọc thành phần thú tự không như hình vẽ sau:
Ở điều kiện bình thường, ta có: I A + IB + IC = 0, từ thông trong lõi thép bằng
0 và mạch thứ cấp không có dòng điện nên I2 = 0, rơ le không làm viêc.
Khi xảy ra chạm đất, có thành phần 3I0 chạy vào rơ le nên rơ le tác động.
Bảo vệ so lệch dòng điện:
-Nhiệm vụ: làm bảo vệ chính cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan
trọng, làm nhiệm vụ chống ngắn mạch.
- Sơ đồ nguyên lý làm việc:
Sơ đồ nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện có dạng như sau:
Dòng vào rơ le:
.

.

.

.

I R = I sl = ∆ I = I T1 − I T 2 , gọi là dòng so lệch.

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

8

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Xét tình trạng làm việc bình thường của bảo vệ. Giả sử ngắn mạch tại N1:
dòng ngắn mạch từ A đến. Ta có:
IS1 = IS2
IT1 = IT2
IR = 0 (trường hợp lý tưởng). Rơ le không tác động.
Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ N2. Ta có: I S1 ≠ IS2, nên IT1 ≠ IT2, nên
.

IR = IT1 – IT2 ≠ 0. Nếu I R >IKĐ thì rơ le tác động.
- Dòng khởi động:
Để bảo vệ so lệch làm việc đúng ta phải chỉnh định dòng khởi động của bảo
vệ lớn hơn dòng không cân bằng lớn nhất khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
Tức là:
IKđ = k.Ikcbttmax
Trong đó:

Ikcbttmax = kđn.kkck.fimax.INMNmax
Với:
kđn: hệ số kể tới sự đồng nhất của các BI, bằng 0 khi các BI cùng
loại, và có cùng đặc tính từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng I SC như nhau.
kđn = 1 khi các BI khác nhau nhiều nhất, 1 bộ có sai số, 1 bộ không.
kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch
ngoài.
INMNmax: thành phần chu kì của dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất.
fimax = 0,1: sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định.
- Vùng tác động:
Bảo vệ so lệch có vùng tác động được giới hạn bởi vị trí đặt của 2 tổ BI ở
đầu và cuối đường dây được bảo vệ, là loại bảo vệ có tính chất tác động chọn lọc
tuyệt đối, không có khả năng làm dự phòng cho các bảo vệ khác.
+ Bảo vệ khoảng cách:
- Sơ đồ nguyên lý làm việc:
Trong trường hợp chung, bảo vệ khoảng cách có các bộ phận chính sau:
- Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ khởi động bảo vệ vào thời điểm phát
sinh sự cố, kết hợp với các bảo vệ khác làm bậc bảo vệ cuối cùng. Bộ phận khởi
động thường được thực hiện nhờ rơ le dòng cực đại hoặc rơ le tổng trở cực tiểu.
- Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư
hỏng, thực hiện nhờ rơ le tổng trở.
- Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách
đến điểm hư hỏng, được thực hiện bằng 1 số rơ le thời gian khi bảo vệ có đặc tính
thời gian nhiều cấp.
- Bộ phận định hướng công suất: để tránh bảo vệ tác động nhầm khi hướng
công suất ngắn mạch từ đường dây được bảo vệ đi vào thanh góp của trạm, được
thực hiện bằng các rơ le định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ
phận khởi động và khoảng cách.
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

9

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

PHẦN TÍNH TOÁN
CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN
B1

HT

MC1

MC2

D1
BI1

t pt1

B2

D2

t pt2

BI2
P1

110kV

220 kV

1.Chọn tỷ số biến đổi của các BI
Chọn tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI1, BI2 dùng cho bảo vệ đường
dây D1, D2.Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị
lớn.Dòng thứ cấp lấy bằng 1A
Tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI: ni =

ISdd
I Tdd

+ Chọn ISdd ≥ Ilvmax=Icb :dòng điện làm việc lớn nhất đi qua BI
+ Chọn ITdd=1A
Dòng điện làm việc trên đường dây 2

P2
=
3.U đm . cos ϕ2

I2=Ipt2 =

50
.103 = 278,913 (A)
3.115.0,9

Dòng điện làm việc trên đường dây 1:
I1 = Ipt1 + Ipt2 =

P1
20
+ I pt 2 =
.103 + 278,913 = 397,041 A
3.115.0,85
3.U đm . cos ϕ1

Tỷ số của máy biến dòng điện: n i =

Isd®
với I td® = 1A
I td®

Dòng điện sơ cấp danh định của BI 1 là: I1 = 397,041(A)
Tỷ số biến dòng:

ni =

I sdd 400
=
I tdd
1

Dòng điện sơ cấp danh định của BI 2 là: I1 = 278,913(A)
Tỷ số biến dòng:

ni =

I sdd 300
=
I tdd
1

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

10

Khoa: Hệ Thống Điện

P2


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, XÂY DỰNG QUAN HỆ GIỮA DÒNG ĐIỆN
NGẮN MẠCH VỚI CHIỀU DÀI ĐƯỜNG DÂY TRONG CÁC CHẾ ĐỘ
CỰC ĐẠI CỰC TIỂU
2.1 VỊ TRÍ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH
MBA1

HT

N1

N2 N3

N4

N5

N6 N7 N8 N9 N10 N11

L1
220kV

MBA2

S2

110kV

L2

Giả thiết trong quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua :
- Bão hòa từ
- Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trở của MBA và cả đường dây
- Ảnh hưởng của phụ tải
2.1.1 CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
Tính trong hệ đơn vị tương đối, gần đúng
Công suất cơ bản: Scb = SdđB = 125 MVA
Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp = (230;10,5)
EHT = 1
2.1.2 ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ
+ Hệ thống

S1NHTmax = 1150 MVA

;

X0HT = 1,2. X1HTmax

SN min = 0,7.1150 = 805 MVA.
• Giá trị điện kháng thứ tự thuận.
Chế độ cực đại: X1HT max =

Scb
125
=
= 0,109
S N max 1150

Chế độ cực tiểu: X1HT min =

Scb
125
=
= 0,155
S1N min 805

• Giá trị điện kháng thứ tự không.
Chế độ hệ thống cực đại: X0HTmax = 1,2.X1HTmax= 1,2.0,109= 0,13
Chế độ hệ thống cực tiểu: X0HTmin = 1,2.X1HTmin = 1,2.0,155 = 0,186
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

11

Khoa: Hệ Thống Điện

S1


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

U N Scb
10,5 125
.
=
.
= 0,105
100 SđmB 100 125

+ Máy biến áp B1 và B2 X B1 = X B 2 =
+ Đường dây

Chia đường dây D1,D2 lần lượt thành 5 đoạn bằng nhau. Điện kháng
trên từng đoạn là:
• Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
X1D11 = X1D12 = X1D13 = X1D14 = X1D15
=

S
1

1
125
X1L1 cb2 = 0,43.55.
= 0,045
5
U cb 5
1152

X1D 21 = X1D 22 = X1D 23 = X1D 24 = X1D 25
=

S
1
1
125
X 2 L 2 cb2 = 0,41.45.
= 0,035
5
U cb 5
1152

• Giá trị điện kháng thứ tự không :
X 0 D11 = X 0 D12 = X 0 D13 = X 0 D14 = X 0 D15
= 2.X1D11 = 2.0,045=0,09
X 0 D 21 = X 0 D 22 = X 0 D 23 = X 0 D 24 = X 0 D 25
=2.X2D21= 2.0,035 = 0,07
2.2 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH CỦA MẠNG ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ CỰC ĐẠI
Để tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các
thành phần đối xứng. Điện áp và dòng điện được chia thành 3 thành phần:thành
phần thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.

Ta chia mổi đường dây ra làm 5 đoạn:
X

HT

HT

XB

N2

N1
D11

N3
D12

N4
D13

N5
D14

N6

N7
D21

D15

N8
N9
N10 N11
D22 D23 D24 D25

S2
Ta tiến hành các dạng ngắn mạch lần lượt cho 11 điểm N1-N11
=> Tính X1∑ ; X2∑ ; X0∑ tại các điểm ngắn mạch trong chế độ max:

1
1
XB12= 0,109 + .0,105 = 0,161
2
2
1
1
= X 0 HT + X B12 = 0,13 + 0,105 = 0,182
2
2

N1: X1∑=X1HT+

X0∑

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

12

Khoa: Hệ Thống Điện

S1


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Tương tự với các điểm còn lại ta có công thức tính:
N2: X1∑=X2∑=XHT+XB12+X1D11

X0∑=X0HT+XB12+X0D11

N3: X1∑=X2∑=XHT+XB12+2.X1D11

X0∑=X0HT+XB12+2.X0D11

N4: X1∑=X2∑=XHT+XB12+3.X1D11

X0∑=X0HT+XB12+3.X0D11

N5: X1∑=X2∑=XHT+XB12+4.X1D11

X0∑=X0HT+XB12+4.X0D11

N6: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11

X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11

N7: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+X1D21

X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+X0D21

N8: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+2.X1D21

X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+2.X0D21

N9: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+3.X1D21

X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+3.X0D21

N10: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+4.X1D21

X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+4.X0D21

N11: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+5.X1D21

X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+5.X0D21

Kết quả tính cho bảng sau:
N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

X1∑max

0,161

0,206

0,251

0,296

0,341

0,386

0,421

0,456

0,491

0,526

0,561

X0∑max

0,182

0,272

0,362

0,452

0,542

0,632

0,702

0,772

0,842

0,912

0,982

=>Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều được tính
1
(n)
theo công thức: I1N =
(vì E∑=1) với X (∆n ) là điện kháng phụ của loại
X1Σ + X (∆n )
ngắn mạch n
I

(n)
N

=> Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức :
= m ( n ) .I1( nN)
Ta có bảng tóm tắt sau:

Dạng ngắn mạch

n

X (∆n )

m(n)

Tính toán

N(1)

1

X2∑ + X0∑

3

I1N=I2N=I0N

N(1,1)

1,1

X2∑// X0∑

3. 1 −

X 2 ∑ .X 0 ∑
(X 2 ∑ + X 0 ∑ ) 2

I0N
N(3)

3

0

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

1
13

− I1N .X 0 ∑

X 0 ∑ +X 2 ∑
− I1N .X 2 ∑
=
X 0 ∑ +X 2 ∑

I2N =

I1N=IN ; I2N=I0N=0
Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

a. Ngắn mạch tại điểm N1
Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không.
N1

EHT

XHT

N1

XB12

XHT

XB12

N1

XHT

XB12

X1 ∑ = X 2 ∑ = X HT + X B12 = 0,109 +
X 0 ∑ = X 0 HT + X B12 = 0,13 +

1
.0,105 = 0,161
2

1
0,105 = 0,182
2

+) Ngắn mạch 3 pha đối xứng ( N(3) )
I1( 3N)1 =

1
1
=
= 6,211 ; I (23N) 1 = I (03N) 1 = 0
X1 ∑ 0,161

Trong hệ đơn vị có tên:
Scb
125

= 1.6,211
= 3,898 kA
3.U cb
3.115

I (N31)kA = m ( n ) .I1(3N)1 .
+) Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1)

Ta có: X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,161 + 0,182 = 0,343
Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Với

Xtd

Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,161 + 0,343= 0,504

Ta có : I1 N1 = I 2 N1 = I 0 N1 =
(1 )

(1 )

(1 )

E HT
1
=

= 1,984
X td 0,504

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
I (N11) kA = m ( n ) .I1(1N)1 .

Scb
125
= 3.1,984.
= 3,735 kA
3.U cb
3.115

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

14

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Dòng điện thứ tự không dạng có tên là:
I (011)kA = 3.I (01N) 1 .

Scb
125
= 3.1,984.

= 3,735 kA
3.U cb
3.115

+)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Ta có : X ∆ =

X 2 ∑ .X 0 ∑
0,161.0,182
=
= 0,085
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,161 + 0,182

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Xtd

Với : Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,161 + 0,085= 0,246
Ta có :
I1(1N,11) =

X2∑
E HT
0,161
1
=
= 4,065.

= 1,908
= 4,065 ; I (01N,11) = I1(1N,11) .
X td 0,246
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,182 + 0,161
I (21N,11) = I1(1N,11) .

X0∑
0,182
= 4,065.
= 2,157
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,161 + 0,182

I (N11,1) = 4,065. 3. 1 −

0,161.0,182
= 6,101
( 0,161 + 0,182) 2

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
)
I (N11,1kA
= I (N11,1) .

Scb
125
= 6,101.
= 3,829 kA
3.U cb

3.115

Dòng điện thứ tự không dạng có tên là:
I (011,1kA) = 3.I (01N,11) .

Scb
125
= 3.1,908.
= 3,592 kA
3.U cb
3.115

Khi ngắn mạch tại điểm N1 thì không có dòng qua các BI
b) Ngắn mạch tại điểm N2
Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không.
N2

N2

EHT

X 1Σ

N2

X 2Σ

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

X0Σ

15

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

X1∑ = X 2 ∑ = 0,206 ; X 0 ∑ = 0,272
( 3)
a) Ngắn mạch 3 pha N(3) I1N 2 =

E HT
1
=
= 4,854 ; I (23N) 1 = I (03N) 1 = 0
X1∑ 0,206

( 3)
(3)
Trong hệ đơn vị có tên: I N 2 kA = I1N 2 .

Scb
125
= 4,854.
= 3,046 kA
3.U cb
3.115

b) Ngắn mạch 1 pha N(1)
Ta có: X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,206 + 0,272 = 0,478 và m(1) = 3
Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Với

Xtd

Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,206 + 0,478 = 0,684

(1)
(1)
(1)
Ta có : I1N 2 = I 2 N 2 = I 0 N 2 =

E HT
1
=
= 1,462
X td 0,684

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
I (N1)2 kA = m ( n ) .I1(1N) 2 .

Scb
125
= 3.1,462.

= 2,752 kA
3.U cb
3.115

(1)
(1)
Dòng điện thứ tự không là: I 02 kA = 3.I 0 N1 .

Scb
125
= 3.1,462.
= 2,752 kA
3.U cb
3.115

+)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Ta có : X ∆ =

X 2 ∑ .X 0 ∑
0,206.0,272
=
= 0,117
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,206 + 0,272

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Xtd

Với : Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,206 + 0,117= 0,323
Ta có :

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

16

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

I1(1N,12) =

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

X2∑
E HT
0,206
1
=
= 3,096.
= 1,334
= 3,096 ; I (01N,12) = I1(1N,12) .
X td 0,323
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,272 + 0,206
I (21N,12) = I1(1N,12) .

X0∑
0,272
= 3,096.
= 1,762
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,272 + 0,206

I (N1,21) = 3,096. 3. 1 −

0,206.0,272
= 4,659
( 0,206 + 0,272) 2

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
)
I (N1,21kA
= I (N1,21) .

Scb
125
= 4,659.
= 2,924 kA
3.U cb
3.115

Dòng điện thứ tự không dạng có tên là:
I (021,1kA) = 3.I (01N,12) .

Scb
125

= 3.1,334.
= 2,511 kA
3.U cb
3.115

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có tổng hợp kết quả :
I (N3,)kA

I (N1),kA

I (01,)kA

I (N1,,1kA)

I max
N , kA

I 0max
, kA

3,898

3,735

3,735

3,822 3,586

3,898

3,735

0,206 0,272

3,046

2,752

2,752

2,922

2,81

3,046

2,752

N3

0,251 0,36
2

2,50

2,179

2,179

2,371

1,931

2,50

2,179

N4

0,296 0,452

2,12

1,803

1,803

1,997

1,569

2,12

1,803

N5

0,34
1

0,542

1,84

1,538

1,538

1,725

1,321

1,84

1,538

N6

0,38
6

0,63
2

1,626

1,341

1,341

1,519

1,141

1,626

1,341

N7

0,421 0,702

1,491

1,219

1,219

1,39

1,032

1,491

1,219

N8

0,456 0,772

1,376

1,118

1,118

1,281

0,941

1,376

1,118

N9

0,49
1

1,278

1,032

1,032

1,188

0,866

1,278

1,032

N10

0,526 0,912

1,193

0,929

0,929

1,108

0,801

1,193

0,929

X1max
∑

X 0max
∑

N1

0,16

1

0,182

N2

0,842

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

17

1)
I (01,,kA

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

N11

0,56
1

0,982

1,119

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

0,895

0,895

1,038

0,746

1,119

0,895

2.3TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH CỦA MẠNG ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ CỰC TIỂU
Tính X1∑ ; X2∑ ; X0∑ tại các điểm ngắn mạch trong chế độ min:
N1: X1 ∑ = X 2 ∑ = X HT + X B1 = 0,155+ 0,105 = 0,26
X 0 ∑ = X 0 HT + X B1 = 0,186 + 0,105 = 0,291
Tương tự với các điểm còn lại ta có công thức tính:
N2: X1∑=X2∑=XHT+XB1+X1D11

X0∑=X0HT+XB1+X0D11

N3: X1∑=X2∑=XHT+XB1+2.X1D11

X0∑=X0HT+XB1+2.X0D11

N4: X1∑=X2∑=XHT+XB1+3.X1D11

X0∑=X0HT+XB1+3.X0D11

N5: X1∑=X2∑=XHT+XB1+4.X1D11

X0∑=X0HT+XB1+4.X0D11

N6: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11

X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11

N7: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+X1D21

X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+X0D21

N8: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+2.X1D21

X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+2.X0D21

N9: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+3.X1D21

X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+3.X0D21

N10: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+4.X1D21

X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+4.X0D21

N11: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+5.X1D21

X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+5.X0D21

Kết quả tính cho bảng sau:
N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

X1∑mix

0,26

0,305

0,35

0,395

0,44

0,485

0,52

0,555

0,59

0,625

0,66

X0∑mix

0,291

0,381

0,471

0,561

0,651

0,741

0,811

0,881

0,951

1,021

1,091

a. Ngắn mạch tại điểm N1
Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không.
N1

EHT

XHT

N1

XB12

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

XHT

18

XB12

Khoa: Hệ Thống Điện

Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

N1

XHT

XB12

X1 ∑ = X 2 ∑ = X HT + X B1 = 0,155 + 0,105 = 0,26
X 0 ∑ = X 0 HT + X B1 = 0,186 + 0,105 = 0,291
+) Ngắn mạch 3 pha đối xứng ( N(3) )
I1( 3N)1 =

1
1
=
= 3,846 ; I (23N) 1 = I (03N) 1 = 0
X1 ∑ 0,26

Trong hệ đơn vị có tên:
I (N31)kA = m ( n ) .I1(3N)1 .

Scb
125
= 1.3,846.
= 2,413 kA

3.U cb
3.115

+) Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1)
Ta có: X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,26 + 0,291 = 0,551
Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Với

Xtd

Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,26 + 0,551= 0,811

(1)
(1)
(1)
Ta có : I1N1 = I 2 N1 = I 0 N1 =

E HT
1
=
= 1,233
X td 0,811

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
I (N11) kA = m ( n ) .I1(1N)1 .

Scb
125
= 3.1,233.
= 2,321 kA
3.U cb
3.115

Dòng điện thứ tự không dạng có tên là:
I (011)kA = 3.I (01N) 1 .

Scb
125
= 3.1,233.
= 2,321 kA
3.U cb
3.115

+)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Ta có : X ∆ =

X 2 ∑ .X 0 ∑
0,26.0,291
=
= 0,137
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,26 + 0,291

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

19

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

Xtd

EHT

Với : Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,26+ 0,137= 0,397
Ta có :
I1(1N,11) =

X2∑
E HT
0,26
1
=
= 2,519.
= 1,189
= 2,519 ; I (01N,11) = I1(1N,11) .
X td 0,397
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,291 + 0,26
I (21N,11) = I1(1N,11) .

X0∑
0,291
= 2,519.
= 1,330
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,291 + 0,26

I (N11,1) = 2,519. 3. 1 −

0,26.0,291
= 3,780
( 0,26 + 0,291) 2

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
)
I (N11,1kA
= I (N11,1) .

Scb
125
= 3,78.
= 2,372 kA
3.U cb
3.115

Dòng điện thứ tự không dạng có tên là:
I (011,1kA) = 3.I (01N,11) .

Scb

125
= 3.1,189.
= 2,238 kA
3.U cb
3.115

Khi ngắn mạch tại điểm N1 thì không có dòng qua các BI
b) Ngắn mạch tại điểm N2
Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không.
N2

EHT

X 1Σ

N2

N2

X 2Σ

X0Σ

X1 ∑ = X 2 ∑ = 0,305 ; X 0 ∑ = 0,381
a) Ngắn mạch 3 pha đối xứng N(3)
I1( 3N)2 =

E HT
1
=

= 3,279 ; I (23N) 1 = I (03N) 1 = 0
X1 ∑ 0,305

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

20

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

( 3)
( 3)
Trong hệ đơn vị có tên: I N 2 = I1N 2 .

Scb
125
= 3,279.
= 2,058 kA
3.U cb
3.115

b) Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1)
Ta có: X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,305 + 0,381 = 0,686 và m(1) = 3
Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Với

Xtd

Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,305 + 0,686= 0,991

(1)
(1)
(1)
Ta có : I1N 2 = I 2 N 2 = I 0 N 2 =

E HT
1
=
= 1,009
X td 0,991

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
I (N1)2 kA = m ( n ) .I1(1N) 2 .

Scb
125
= 3.1,009.
= 1,9 kA
3.U cb
3.115

Dòng điện thứ tự không là:

I (021)kA = 3.I (01N) 2 .

Scb
125
= 3.1,009.
= 1,9 kA
3.U cb
3.115

+)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Ta có : X ∆ =

X 2 ∑ .X 0 ∑
0,305.0,381
=
= 0,169
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,305 + 0,381

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
N2

EHT

Xtd

Với : Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,305 + 0,169= 0,474
Ta có :
I1(1N,11) =

X2∑

E HT
0,305
1
=
= 2,109.
= 0,938
= 2,109 ; I (01N,11) = I1(1N,11) .
X td 0,474
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,381 + 0,305
I (21N,11) = I1(1N,11) .

X0∑
0,381
= 2,109.
= 1,171
X 0 ∑ +X 2 ∑
0,381 + 0,305

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

21

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

I (N11,1) = 2,109. 3. 1 −

0,305.0,381
= 3,17
( 0,305 + 0,381) 2

Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là:
)
I (N11,1kA
= I (N11,1) .

Scb
125
= 3,17.
= 1,989 kA
3.U cb
3.115

Dòng điện thứ tự không dạng có tên là:
I (021,1kA) = 3.I (01N,11) .

Scb
125
= 3.0,938.
= 1,766 kA
3.U cb
3.115

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có tổng hợp kết quả :
X1min

∑

X 0min
∑

I (N3,)kA

N1

0,26

0,291

2,413

N2

0,305

0,381

2,058

N3

0,35

0,471

N4

0,395

N5

I (N1),kA

I (01,)kA

I (N1,,1kA)

1)
I (01,,kA

I max
N , kA

I 0max
, kA

2,37

2,236

2,413

2,321

1,988 1,764

2,058

1,9

1,793

1,608 1,608 1,715 1,457

1,793

1,608

0,561

1,589

1,394 1,394 1,509 1,241

1,589

1,394

0,44

0,651

1,426

1,23

1,23

1,348 1,081

1,426

1,23

N6

0,485

0,741

1,294

1,10

1,10

1,218 0,957

1,294

1,10

N7

0,52

0,811

1,207

1,017 1,017 1,134 0,879

1,207

1,017

N8

0,555

0,881

1,131

0,946 0,946 1,060 0,813

1,131

0,946

N9

0,59

0,951

1,064

0,883 0,883 0,996 0,755

1,064

0,883

N10

0,625

1,021

1,004

0,829 0,829 0,938 0,706

1,004

0,829

N11

0,66

1,091

0,951

0,781 0,781 0,888 0,662

0,951

0,781

2,321 2,321
1,9

1,9

2.4 Xây dựng quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây.
2.4.1 Chế độ cực đại.
SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

22

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Điểm

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

I Nmax
I0

3,898

3,046

2,5

2,12

1,84

1,626

1,491

1,376

1,278

1,193

1,119

3,735

2,752

2,179

1,803

1,538

1,341

1,219

1,118

1,032

0,929

0,895



2.4.2 Chế độ cực tiểu :
Điểm

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

I Nmax
I0

2,413

2,058

1,793

1,589

1,426

1,294

1,207

1,131

1,064

1,004

0,951

2,321

1,9

1,608

1,394

1,23

1,1

1,017

0,946

0,883

0,829

0,781

Tổng hợp cả hai chế độ cực đại và cực tiểu :
Điểm

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

I Nmax

3,898

3,046

2,5

2,12

1,84

1,626

1,491

1,376

1,278

1,193

1,119

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

23

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

I N min
I0max
I0 min

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

2,413

2,058

1,793

1,589

1,426

1,294

1,207

1,131

1,064

1,004

0,951

3,735

2,752

2,179

1,803

1,538

1,341

1,219

1,118

1,032

0,929

0,895

2,321

1,9

1,608

1,394

1,23

1,1

1,017

0,946

0,883

0,839

0,781

Phân bố dòng ngắn mạch ba pha theo chiều dài đường dây

Phân bố dòng ngắn mạch thứ tự không theo chiều dài đường dây

CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT
3.1 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.
+ Cắt nhanh theo dòng pha

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

24

Khoa: Hệ Thống Điện


Đồ án môn học Bảo vệ Rơle

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt

Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh được lựa chọn theo
công thức : Ikđ = kat.INngmax
Trong đó : kat -Hệ số an toàn .Chọn kat = 1,2
INngmax - dòng ngắn mạch ngoài cực đại là dòng ngắn mạch lớn nhất thường
lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch trên thanh cái cuối đường dây.
Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L2 :
Ikđ(50)=kat.IN11ngmax=1,2.1,119=1,343 kA
Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L1:
Ikđ(50)=kat.IN6ngmax=1,2.1,626=1,951 kA
+ Cắt nhanh thứ tự không:
Dòng làm việc của bảo vệ cắt nhanh thứ tự không cũng được chọn tương tự
như trường hợp cắt nhanh theo dòng pha.

3.2 Bảo vệ quá dòng có thời gian.
Lựa chọn trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian
Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được tính theo công thức:

I kd (51) =

k at .k mm
×I lv max
kv

Trong đó: k v Hệ số trở về. Lấy k v = 0,95

k mm - Hệ số mở máy của các phụ tải động cơ có dòng điện chạy qua chổ đặt bảo
vệ . Lấy k mm = 1,2
k at - Hệ số an toàn. Lấy k at = 1,2
I lv max - Dòng điện làm việc lớn nhất
Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng có thời gian trên đoạn đường dây L2:

I kd2 (51) =

k at .k mm
1,2.1,2
×I lv max =
×278,913 = 422,773 A
kv
0,95

Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng có thời gian trên đoạn đường dây L1:

I kd1 (51) =

1,2.1,2
×397,041 = 601,83 A
0,95

Chọn thời gian làm việc của bảo vệ:

SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2

25

Khoa: Hệ Thống Điện